KR102111465B1 - ELECTRODE CATALYST FOR GENERATING OXYGEN CONTAINING NiFeMo OXYHYDROXIDE AND METHOD PREPARING OF THE SAME - Google Patents
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Abstract
산소 발생 반응에서의 빠른 전하 전달 및 견고한 안정성을 위한 니켈-철-몰리브덴 (NiFeMo) 옥시하이드록사이드 전극촉매 및 상기 전극촉매의 제조 방법을 제공한다.Provided is a nickel-iron-molybdenum (NiFeMo) oxyhydroxide electrocatalyst for rapid charge transfer and solid stability in an oxygen-generating reaction, and a method for preparing the electrode catalyst.
Description
본원은, 산소 발생 반응에서의 빠른 전하 전달 및 견고한 안정성을 위한 니켈-철-몰리브덴(NiFeMo) 옥시하이드록사이드 전극촉매 및 상기 전극촉매의 제조 방법을 제공한다.The present application provides a nickel-iron-molybdenum (NiFeMo) oxyhydroxide electrocatalyst for rapid charge transfer and robust stability in an oxygen-generating reaction, and a method for preparing the electrode catalyst.
산소 발생 반응(OER; oxygen evolution reaction)은 이산화탄소 환원을 통하여 부가가치가 있는 탄화수소 연료들뿐만 아니라 물 전기분해를 통한 수소의 생산을 가능하게 하는데 필수적이므로, 효율적이고 저비용인 촉매를 개발할 필요가 있다. 그러나, 상기 OER은 그것의 반복 사이클들 동안 촉매의 불안정성과 함께 촉매 계면들에서 느린 전하 전달의 문제를 갖고 있다. Oxygen evolution reaction (OER) is essential to enable the production of hydrogen through water electrolysis, as well as hydrocarbon fuels with added value through carbon dioxide reduction, and thus it is necessary to develop an efficient and low-cost catalyst. However, the OER has the problem of slow charge transfer at the catalyst interfaces along with the instability of the catalyst during its repeated cycles.
산소 발생 반응(OER)은 물 분해(water splitting)를 통한 수소 생산, 및 전기화학적 이산화탄소 환원을 통한 탄화수소 연료 생산과 같은, 효율적인 에너지 전환을 달성하기 위한 주요 반응이다. 상기 OER을 유도하는데 필요한 에너지는 광전지들로부터의 전기 에너지와 같은, 재생 가능한 에너지원들로부터 수득될 수 있고, 상기 OER을 위한 재생 가능한 전기 에너지의 사용은 지속 가능한 에너지 또는 연료 전환 기술로서 작용할 수 있다. 그러나, 상기 OER은 에너지 또는 연료 전환에 대한 효율을 제한하는 4-양성자-커플링 전달 반응(four-proton-coupled electron transfer reaction)이다. 예를 들어, 이리듐 산화물 및 루테늄 산화물을 포함하는 귀금속-기반 산화물은 효율적인 전극촉매들로서 알려져 있지만, 상기 원소들의 부족은 상기 OER의 상업적 응용들을 지연시켰다.Oxygen evolution reaction (OER) is a major reaction to achieve efficient energy conversion, such as hydrogen production through water splitting, and hydrocarbon fuel production through electrochemical carbon dioxide reduction. The energy required to induce the OER can be obtained from renewable energy sources, such as electrical energy from photovoltaic cells, and the use of renewable electrical energy for the OER can serve as a sustainable energy or fuel conversion technology. . However, the OER is a four-proton-coupled electron transfer reaction that limits efficiency for energy or fuel conversion. Precious metal-based oxides, including, for example, iridium oxide and ruthenium oxide, are known as efficient electrocatalysts, but the lack of the elements has delayed the commercial applications of the OER.
원리적으로, 상기 OER에 있어서 활성은 d 오비탈들에서의 전자들의 조절로부터 야기되고, 이것은 상기 촉매 활성 사이트에 흡착된 산소 중간체들(*OH, *OOH, *O)의 최적화된 흡착 에너지를 유도한다. 게다가, 상기 OER 활성을 제한하는 또 다른 요소는 촉매와 전극 사이의 전하 전달이다. 상기 OER은 상기 촉매 표면에서 발생하는 4-전자 전달들에 의해 수행된다. 그러므로, 반응 부위에서의 빠른 전하 전달은 상기 반응의 동역학에 영향을 미친다. 게다가, 많은 촉매들이 분말들로 만들어지고, 및 나피온(Nafion)이 상기 전극 상에서 상기 분말들을 지지하기 위한 바인더로서 널리 사용된다. 그러나, 이러한 바인더를 사용하는 것은 상기 촉매 및 상기 전도성 기재 사이의 전하 전달에 바람직하지 못하여, 좋지 않은 동역학 결과를 가져온다.In principle, the activity in the OER results from the regulation of electrons in d orbitals, which induces optimized adsorption energy of oxygen intermediates ( * OH, * OOH, * O) adsorbed on the catalytically active site. do. Moreover, another factor that limits the OER activity is the charge transfer between the catalyst and the electrode. The OER is performed by 4-electron transfers occurring at the catalyst surface. Therefore, fast charge transfer at the reaction site affects the kinetics of the reaction. In addition, many catalysts are made of powders, and Nafion is widely used as a binder for supporting the powders on the electrode. However, the use of such a binder is undesirable for charge transfer between the catalyst and the conductive substrate, resulting in poor kinetic results.
[선행기술문헌][Advanced technical literature]
C. C. L. McCrory, S. Jung, I. M. Ferrer, S. M. Chatman, J. C. Peters and T. F. Jaramillo, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 4347-4357CCL McCrory, S. Jung, IM Ferrer, SM Chatman, JC Peters and TF Jaramillo, J. Am. Chem. Soc ., 2015, 137 , 4347-4357
본원은, 산소 발생 반응에서의 빠른 전하 전달 및 견고한 안정성을 위한 니켈-철-몰리브덴(NiFeMo) 옥시하이드록사이드 전극촉매 및 상기 전극촉매의 제조 방법을 제공한다.The present application provides a nickel-iron-molybdenum (NiFeMo) oxyhydroxide electrocatalyst for rapid charge transfer and robust stability in an oxygen-generating reaction, and a method for preparing the electrode catalyst.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present application are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본원의 제 1 측면은, NiFeMo 옥시하이드록사이드를 포함하는, 산소 발생용 전극촉매를 제공한다.A first aspect of the present application provides an oxygen generating electrode catalyst comprising NiFeMo oxyhydroxide.
본원의 제 2 측면은, Ni의 염, Fe의 염, 및 Mo의 염을 포함하는 전구체 용액을 고압 반응기에 주입하여 수열 반응시켜 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 형성하는 것을 포함하는, 본원의 제 1 측면의 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법을 제공한다.The second aspect of the present application includes the step of subjecting a precursor solution containing a salt of Ni, a salt of Fe, and a salt of Mo to a high pressure reactor to perform a hydrothermal reaction to form NiFeMo oxyhydroxide. It provides a method for producing an electrode catalyst for oxygen generation.
본원의 구현예들에 의하여, 산소 발생용 촉매 표면에서 향상된 전하 전달과 결합 에너지 조절의 특징들을 조합함으로써 다중 금속성 니켈-철-몰리브덴(NiFeMo) 옥시하이드록사이드의 고효율 촉매를 개발하기 위한 신규 전략을 제공한다. 높은 원자가 조절 원소로서 몰리브덴은 상기 금속과 하이드록사이드의 결합 에너지를 조절하는 역할을 한다. 또한, 상기 촉매에 대한 마이크로파-보조 질소 플라즈마 처리는 나노미터-스케일의 금속성 니켈 도메인들의 형성을 유도하고, 이것은 장기간 내구성뿐만 아니라 촉매로부터 전극으로의 빠른 전하 전달을 촉진시킨다. 결과적으로, 상기 촉매는 상기 OER에 대한 현저한 촉매 활성 및 안정한 사이클 성능을 나타낸다. 그러므로 본원의 구현예들에 의하여, 고성능 OER 촉매를 개발하기 위한 신규 접근법을 제공한다.According to the embodiments of the present application, a new strategy for developing a high-efficiency catalyst of a multi-metallic nickel-iron-molybdenum (NiFeMo) oxyhydroxide by combining the characteristics of enhanced charge transfer and binding energy control on the surface of the catalyst for oxygen generation is developed. to provide. As a high valence regulator, molybdenum serves to regulate the binding energy of the metal and hydroxide. In addition, microwave-assisted nitrogen plasma treatment for the catalyst leads to the formation of nanometer-scale metallic nickel domains, which promotes long-term durability as well as rapid charge transfer from the catalyst to the electrode. Consequently, the catalyst exhibits significant catalytic activity and stable cycle performance for the OER. Therefore, by the embodiments herein, a new approach for developing high performance OER catalysts is provided.
본원의 구현예들에 의하여, 바인더들을 사용하지 않고 상기 촉매와 전도성 기재들 사이의 접촉을 향상하기 위해 테플론-밀폐(Teflon-lined) 오토클레이브를 사용하여 수열 합성법을 이용하여 기재 전극 상에서 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 직접 성장시킬 수 있다. 또한, NiFeMo 옥시하이드록사이드 전극촉매에 대하여 플라즈마 처리를 수행하여 상기 촉매 표면의 국소적으로 환원에 의해 수-나노미터 스케일의 금속성 니켈 도메인들을 형성하여 상기 촉매에서 전하 전달 특성들을 더욱 향상 시킬 수 있다. 예를 들어, 질소 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드는 장기간 안정성 및 안정한 사이클 성능과 함께 43.4 mVdec-1의 타펠(Tafel) 기울기에서 현저히 낮은 과전압을 나타내어, 종래 귀금속 산화물류의 성능을 능가하였다. In accordance with embodiments herein, NiFeMo oxyhydride on a substrate electrode using hydrothermal synthesis using a Teflon-lined autoclave to improve contact between the catalyst and conductive substrates without using binders Rockside can be grown directly. In addition, by performing plasma treatment on the NiFeMo oxyhydroxide electrocatalyst, it is possible to further improve the charge transfer properties in the catalyst by forming metal nickel domains of a nanometer scale by locally reducing the surface of the catalyst. . For example, nitrogen plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide exhibited a significantly low overvoltage at a Tafel slope of 43.4 mVdec- 1 with long-term stability and stable cycle performance, surpassing the performance of conventional precious metal oxides.
도 1은, 본원의 일 실시예에 있어서, (a) 니켈 폼에서 성장된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 SEM 이미지(삽입도: 3-차원 다공성 니켈 폼을 나타내는 저배율 이미지), (b) NiFeMo-N2의 EDS 맵핑, (c) 크기 분포(삽입도)와 함께 금속성 니켈 도메인들(백색 원들)을 나타내는 NiFeMo-N2의 HR-TEM 이미지, 및 (d) 니켈 금속의 격자 줄무늬들을 나타내는 금속성 니켈 도메인의 확대된 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 있어서, NiFeMo 옥시하이드록사이드의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 있어서, 상이한 온도들에서 합성된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 PXRD 패턴들을 나타낸 것이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 있어서, 상이한 온도들에서 합성된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 감쇠 전반사 FTIR(ATR-FTIR) 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 있어서, (a) NiFeMo-H2 및 (b) NiFeMo-H2|N2의 표면의 니켈 금속성 도메인들의 HR-TEM 이미지들 및 크기 분포를 나타낸 것이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 있어서, 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7은, 본원의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 처리되지 않은(bare) NiFeMo 옥시하이드록사이드 및 H2, N2, H2|N2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 (a) Ni 2p 및 (b) Mo 3d의 XPS 스펙트럼을 나타내고 (c) Ni K-엣지 및 (d) Mo K-엣지의 XANES 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 처리되지 않은(bare) NiFeMo 옥시하이드록사이드 및 H2, N2, H2|N2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 (a) Fe 2p, (b) O 1s, (c) N 1s 의 XPS 스펙트럼, 및 (d) Fe K-엣지에 대한 XANES 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9는, 본원의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 처리되지 않은(bare) NiFeMo 옥시하이드록사이드 및 H2, N2, H2|N2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 (a) LSV 곡선들, (b) 타펠(Tafel) 플롯들을 나타내고 (c) EIS 스펙트럼의 나이퀴스트 플롯, (d) 반응(100 사이클) 전후의 NiFeMo-N2, IrO2 촉매 (비교예), 및 NiFeMo-N2의 LSV 곡선들(삽입도)에 대한 10 mAcm-2에서의 크로노포텐시오메트리(chronopotentiometry) 분석 결과를 나타낸다.
도 10은, 본원의 일 실시예에 있어서, 시간-미분된 H2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 대한 전극촉매 성능에 대한 상이한 샘플들의 특성 분석을 나타낸 것이다: (a) CV 곡선들, (b) 타펠 플롯들, 및 (c) 10 mAcm-2에서의 과전압, 및 (d) 1.55 V vs RHE에서의 전류 밀도이다.
도 11은, 본원의 일 실시예에 있어서, 시간-미분된 N2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 대한 전극촉매 성능에 대한 상이한 샘플들의 특성 분석을 나타낸 것이다: (a) CV 곡선들, (b) 타펠 플롯들, 및 (c) 10 mAcm-2에서의 과전압, 및 (d) 1.55 V vs RHE에서의 전류 밀도이다.
도 12는, 본원의 일 실시예에 있어서, 시간-미분된 H2|N2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 대한 전극촉매 성능에 대한 상이한 샘플들의 특성 분석을 나타낸 것이다: (a) CV 곡선들, (b) 타펠 플롯들, 및 (c) 10 mAcm-2에서의 과전압, 및 (d) 1.55 V vs RHE에서의 전류 밀도이다.
도 13은, 본원의 일 실시예에 있어서, (a) NiFeMo, (b) NiFeMo-H2, (c) NiFeMo-N2, 및 (d) NiFeMo-H2|N2에 대한 스캔 속도에 따른 순환 전압 전류 분석을 나타낸 것이고, 상기 촉매의 (e) 0.0 V vs Hg/HgO에서의 스캔 속도들에 대한 전류 밀도 차이(ΔJ=Janodic-Jcathodic) 플롯 및 (f) 이중층 커패시턴스(Cdl)를 나타낸 것이다.
도 14는, 비교예로서 IrO2 촉매의 특성 분석을 나타낸 것이다: 합성된 IrO2 분말의 (a) XRD 패턴들, (b) SEM 이미지이고, 니켈 폼(NF)에 로딩된 IrO2 촉매의 (c) 순환 전압 전류 분석 및 (d) 타펠 기울기를 나타낸 것이다.
도 15는, 본원의 일 실시예에 있어서, OER 사이클 (a) 전과 (b) 후의 NiFeMo-N2 전극촉매의 XPS 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 16은, 본원의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 처리되지 않은(bare) NiFeMo 옥시하이드록사이드 및 H2, N2, H2|N2 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 (a) 하이드록사이드에 대한 금속들의 결합 에너지에 대한 과전압 플롯, (b) 타펠 기울기-과전압 플롯, 및 (c) 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드 표면에서의 금속성 니켈 도메인들에 의해 조절되는 산소 발생 반응의 개략도를 나타낸 것이다.
도 17은, NiFeOx 촉매의 특성 분석을 나타낸 것이다: 니켈 폼으로부터 박리된 합성된 NiFeOx(비교예) 분말의 (a) XRD 패턴들 및 (b) SEM 이미지이고, 니켈 폼(NF)에서 성장된 IrO2(비교예) 촉매의 (c) 순환 전압 전류 분석 및 (d) 타펠 기울기를 나타낸 것이다. 1 is, in one embodiment of the present application, (a) SEM image of NiFeMo oxyhydroxide grown in nickel foam (insertion degree: low magnification image showing 3-dimensional porous nickel foam), (b) NiFeMo-N EDS mapping of 2 , (c) HR-TEM image of NiFeMo-N 2 showing metallic nickel domains (white circles) with size distribution (insertion), and (d) metallic nickel domains showing lattice stripes of nickel metal It shows an enlarged image of.
Figure 2, in one embodiment of the present application, shows a TEM image of NiFeMo oxyhydroxide.
3 shows, in one embodiment of the present application, PXRD patterns of NiFeMo oxyhydroxide synthesized at different temperatures.
FIG. 4 shows an attenuated total reflection FTIR (ATR-FTIR) spectrum of NiFeMo oxyhydroxide synthesized at different temperatures in one embodiment of the present application.
FIG. 5 shows HR-TEM images and size distributions of nickel metallic domains on the surface of (a) NiFeMo-H 2 and (b) NiFeMo-H 2 | N 2 in one embodiment of the present application.
6 shows, in one embodiment of the present application, a FTIR spectrum of a plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide.
FIG. 7 shows, in one embodiment of the present application, (a) Ni of plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide and H 2 , N 2 , H 2 | N 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide. The XPS spectrum of 2p and (b)
8 shows, in one embodiment of the present application, (a) Fe of plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide and H 2 , N 2 , H 2 | N 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide. It shows the XPS spectrum of 2p, (b)
FIG. 9 shows, in one embodiment of the present application, (a) LSV of NiFeMo oxyhydroxide and H 2 , N 2 , H 2 | N 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide, which are plasma treated (bare). Curves, (b) Tapel plots, (c) Nyquist plot of EIS spectrum, (d) NiFeMo-N 2 , IrO 2 catalyst (Comparative Example) before and after the reaction (100 cycles), and NiFeMo- The results of chronopotentiometry analysis at 10 mAcm -2 for LSV curves (insertion degree) of N 2 are shown.
10 shows, in one embodiment of the present application, characterization of different samples for electrocatalytic performance for time-differentiated H 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide: (a) CV curves, (b) Tafel plots, and (c) overvoltage at 10 mAcm −2 , and (d) current density at 1.55 V vs RHE.
11 shows, in one embodiment of the present application, characterization of different samples for electrocatalyst performance for time-differentiated N 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide: (a) CV curves, (b) Tafel plots, and (c) overvoltage at 10 mAcm −2 , and (d) current density at 1.55 V vs RHE.
12 shows, in one embodiment of the present application, characterization of different samples for electrocatalyst performance for time-differentiated H 2 | N 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide: (a) CV Curves, (b) Tapel plots, and (c) overvoltage at 10 mAcm −2 , and (d) current density at 1.55 V vs RHE.
Figure 13 is, in one embodiment of the present application, (a) NiFeMo, (b ) NiFeMo-
14 shows the characterization of the IrO 2 catalyst as a comparative example: (a) XRD patterns of the synthesized IrO 2 powder, (b) SEM image, and (of the IrO 2 catalyst loaded in nickel foam (NF). c) Cyclic voltage current analysis and (d) Tafel slope.
15 shows, in one embodiment of the present application, the XPS spectrum of the NiFeMo-N 2 electrode catalyst before and after the OER cycle (a) and (b).
FIG. 16 shows, in one embodiment of the present application, (a) hydroxide of plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide and H 2 , N 2 , H 2 | N 2 plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide. Of the over-voltage plot of the binding energy of metals to the lockside, (b) the Tafel slope-overvoltage plot, and (c) of the oxygen evolution reaction controlled by metallic nickel domains on the plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide surface. This is a schematic diagram.
17 shows the characterization of the NiFeO x catalyst: (a) XRD patterns and (b) SEM image of the synthesized NiFeO x (comparative) powder exfoliated from the nickel foam, grown in nickel foam (NF). (C) Cyclic voltage current analysis and (d) Tafel slope of the IrO 2 (Comparative Example) catalyst.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments and examples of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when one member is positioned “on” another member, this includes not only the case where one member abuts another member, but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. As used herein, the terms “about”, “substantially”, and the like are used in or near the numerical values when manufacturing and substance tolerances unique to the stated meanings are presented, to aid understanding of the present application Hazards are used to prevent unreasonable abuse by unscrupulous infringers of the disclosures that are either accurate or absolute.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The term “steps of ~” or “steps of ~” as used throughout this specification does not mean “steps for”.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term “combination (s)” included in the expression of the marki form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the marki form, It means to include one or more selected from the group consisting of the above components.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of “A and / or B” means “A or B, or A and B”.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments and examples of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.
본원의 제 1 측면은 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 포함하는, 산소 발생용 전극촉매를 제공한다.The first aspect of the present application provides an electrode catalyst for oxygen generation, comprising NiFeMo oxyhydroxide.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드는 NiFeMo(OxHy)로 표시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, NiFeMo(OxHy)에서 x는 1 내지 2일 수 있으며, y는 1 내지 2일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the NiFeMo oxyhydroxide may be represented by NiFeMo (O x H y ), but is not limited thereto. For example, in NiFeMo (O x H y ), x may be 1 to 2, and y may be 1 to 2, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 촉매는 물의 전기 분해 또는 이산화탄소의 전기화학적 환원 반응 시스템에서 산소 발생을 위한 전극촉매로서 사용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the catalyst may be used as an electrode catalyst for generating oxygen in an electrolysis of water or an electrochemical reduction reaction system of carbon dioxide, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 촉매는 기재 전극에서 직접 성장된 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the catalyst may include NiFeMo oxyhydroxide grown directly on the base electrode, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 기재 전극은 다공성일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 다공성 기재 전극은 Ni, Cu, Ti, Al, Au 등과 같은 금속의 폼(foam) 또는 메쉬를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the base electrode may be porous, but is not limited thereto. For example, the porous base electrode may include a metal foam or a mesh such as Ni, Cu, Ti, Al, Au, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 표면에 형성된 금속성 니켈의 나노입자 도메인을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속성 니켈의 나노입자의 크기는 약 2 nm 내지 약 8 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속성 니켈의 나노입자의 크기는 약 2 nm 내지 약 8 nm, 약 2 nm 내지 약 6 nm, 약 2 nm 내지 약 4 nm, 약 4 nm 내지 약 8 nm, 약 4 nm 내지 약 6 nm, 또는 약 6 nm 내지 약 8 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, it may be to further include a nanoparticle domain of metallic nickel formed on the surface of the NiFeMo oxyhydroxide, but is not limited thereto. In one embodiment of the present application, the size of the nanoparticles of the metallic nickel may be about 2 nm to about 8 nm, but is not limited thereto. For example, the size of the nanoparticles of metallic nickel is about 2 nm to about 8 nm, about 2 nm to about 6 nm, about 2 nm to about 4 nm, about 4 nm to about 8 nm, about 4 nm to about 6 nm, or about 6 nm to about 8 nm, but is not limited thereto.
본원의 구현예들에 의하면, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 대한 플라즈마 처리는 상기 촉매의 표면에서 수-나노미터 크기의 금속성 니켈 도메인들의 형성을 촉진할 수 있고, 이것은 촉매로부터 전극으로의 빠른 전하 전달 경로를 제공할 수 있어, 상기 촉매의 산소 발생 반응(OER) 활성을 향상시킨다.According to embodiments herein, the plasma treatment for the NiFeMo oxyhydroxide can promote the formation of several nanometer-sized metallic nickel domains on the surface of the catalyst, which allows rapid charge transfer from the catalyst to the electrode. A route can be provided to improve the oxygen evolution (OER) activity of the catalyst.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 Mo는 Mo6+와 Mo4+의 산화 상태를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Mo6+와 Mo4+의 비율은 약 3 : 약 0 내지 약 2 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 Mo6+와 Mo4+의 비율은 약 3 : 약 0 내지 약 2, 약 3 : 약 0 내지 약 1, 약 3 : 약 0 내지 약 0.5, 약 3 : 약 0.1 내지 약 2, 또는 약 3 : 약 0.1 내지 약 1 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, Mo contained in the NiFeMo oxyhydroxide may include oxidation states of Mo 6+ and Mo 4+ , but is not limited thereto. In one embodiment of the present application, the ratio of Mo 6+ and Mo 4+ may be about 3: about 0 to about 2, but is not limited thereto. For example, the ratio of Mo 6+ to Mo 4+ is about 3: about 0 to about 2, about 3: about 0 to about 1, about 3: about 0 to about 0.5, about 3: about 0.1 to about 2 , Or about 3: about 0.1 to about 1, but is not limited thereto.
본원의 구현예들에 의하면, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 대한 플라즈마 처리는 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 Mo6+의 적어도 일부를 Mo4+로 환원시키며, 이에 의하여 몰리브덴의 배위구조 변화 및 니켈 원소 환원에 따른 니켈 금속상 형성으로 OER 활성의 직접적인 튜닝과 함께 M-OH 결합 에너지들의 효과적 조절을 가능하게 할 수 있다.According to embodiments of the present application, plasma treatment of the NiFeMo oxyhydroxide reduces at least a portion of Mo 6+ contained in the NiFeMo oxyhydroxide to Mo 4+ , thereby changing the coordination structure of molybdenum and The formation of a nickel metal phase according to the reduction of the elemental nickel may enable effective control of M-OH binding energies along with direct tuning of OER activity.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 금속 원소들의 원자비는 Ni : Fe : Mo = 약 2 내지 약 4 : 약 1 : 약 3 내지 약 5 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 금속 원소들의 원자비는 약 4 : 약 1 : 약 5, 약 4 : 약 1: 약 3, 약 3 : 약 1 : 약 5, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the atomic ratio of the metal elements included in the NiFeMo oxyhydroxide may be Ni: Fe: Mo = about 2 to about 4: about 1: about 3 to about 5, but is not limited thereto. It is not. For example, the atomic ratio of the metal elements contained in the NiFeMo oxyhydroxide is about 4: about 1: about 5, about 4: about 1: about 3, about 3: about 1: about 5, or about 2: About 1: It may be about 5, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 원소들의 원자비는 Ni : Fe : Mo: O = 약 2 내지 약 4 : 약 1: 약 3 내지 약 5 : 약 20 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 원소들의 원자비는 약 4 : 약 1: 약 5 : 약 20, 약 4 : 약 1 : 약 3 : 약 20, 약3 : 약 1 : 약 5 : 약 20, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 : 약 20 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the atomic ratio of the elements included in the NiFeMo oxyhydroxide may be Ni: Fe: Mo: O = about 2 to about 4: about 1: about 3 to about 5: about 20, , But is not limited thereto. For example, the atomic ratio of the elements included in the NiFeMo oxyhydroxide is about 4: about 1: about 5: about 20, about 4: about 1: about 3: about 20, about 3: about 1: about 5 : About 20, or about 2: about 1: about 5: about 20, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드가 질소-플라즈마 또는 질소/수소 혼합-플라즈마 처리된 경우, 상기 촉매에 원소들의 원자비는Ni : Fe : Mo: O : N = 약 2 내지 약 4 : 약 1 : 약 3 내지 약 5 : 약 12 내지 약20 : 약 0 내지 약 9 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 질소 처리된 경우, 상기 촉매에 N-도핑이 되어 N이 포함된다. 예를 들어, 상기 촉매에 원소들의 원자비는 약 4 : 약 1: 약 5 : 약 12 : 약 9, 약 4 : 약 1 : 약 3 : 약 12 : 약 9, 약 3 : 약 1 : 약 5 : 약 12 : 약 9, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 : 약 12 : 약 9 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, when the NiFeMo oxyhydroxide is nitrogen-plasma or nitrogen / hydrogen mixed-plasma, the atomic ratio of elements to the catalyst is Ni: Fe: Mo: O: N = about 2 to About 4: about 1: about 3 to about 5: about 12 to about 20: about 0 to about 9, but is not limited thereto. In the case of nitrogen treatment, the catalyst is N-doped to contain N. For example, the atomic ratio of elements to the catalyst is about 4: about 1: about 5: about 12: about 9, about 4: about 1: about 3: about 12: about 9, about 3: about 1: about 5 : About 12: about 9, or about 2: about 1: about 5: about 12: about 9, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드 전극촉매에 대하여 마이크로파-보조 플라즈마 처리를 수행하여 국소적으로 환원된 표면에 의해 유도되는 상기 전하 전달 특성들을 더욱 향상시켜 상기 표면에서 수-나노미터 스케일의 금속성 니켈 도메인들을 형성할 수 있다.In one embodiment of the present application, the NiFeMo oxyhydroxide electrocatalyst is subjected to microwave-assisted plasma treatment to further improve the charge transfer properties induced by a locally reduced surface to improve the number of nano-particles on the surface. Metric scale metallic nickel domains can be formed.
본원의 일 구현예에 있어서, 질소 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드는 장기간 안정성 및 안정한 사이클 성능과 함께 43.4 mVdec-1의 타펠(Tafel) 기울기에서 현저히 낮은 과전압을 나타내어, 종래 귀금속 산화물류의 성능을 능가한다.In one embodiment of the present application, the nitrogen plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide exhibits a significantly low overvoltage at a Tafel slope of 43.4 mVdec -1 with long-term stability and stable cycle performance, and performance of conventional precious metal oxides Surpasses
본원의 구현예들에 의하면, 질소 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드는 장기간 안정성 및 안정한 사이클 성능과 함께 43.4 mVdec-1의 타펠(Tafel) 기울기를 갖는 현저히 낮은 과전압에서 전류 밀도의 약 3 배의 향상을 유도할 수 있다.According to embodiments herein, nitrogen plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide is about 3 times the current density at a significantly lower overvoltage with a Tafel slope of 43.4 mVdec -1 with long-term stability and stable cycle performance. Can lead to improvement.
본원의 구현예들에 의하면, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드 전극촉매는 100 시간에 걸친 장기간 안정성 및 촉매 반응 동안 100 사이클에 걸친 안정한 사이클 성능을 나타내어, 종래 귀금속 이리듐 산화물의 성능을 능가할 수 있다. According to embodiments of the present application, the NiFeMo oxyhydroxide electrocatalyst may exhibit long-term stability over 100 hours and stable cycle performance over 100 cycles during a catalytic reaction, which may surpass the performance of a conventional noble metal iridium oxide.
본원의 구현예들에 의하면, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드 전극촉매에 대한 플라즈마 처리 시간을 조절함으로써 플라즈마 처리 조건을 최적화 할 수 있고, NiFeMo-N2의 전류 밀도는 플라즈마 처리되지 않은 NiFeMo 촉매와 비교하여 3 배 이상 향상될 수 있다.According to embodiments of the present application, the plasma treatment conditions can be optimized by adjusting the plasma treatment time for the NiFeMo oxyhydroxide electrode catalyst, and the current density of NiFeMo-N 2 is compared to a NiFeMo catalyst that is not plasma treated. Can be improved more than 3 times.
본원의 제 2 측면은, Ni의 염, Fe의 염, 및 Mo의 염을 포함하는 전구체 용액을 고압 반응기에 주입하여 수열 반응시켜 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 형성하는 것을 포함하는, 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법을 제공한다.The second aspect of the present application includes injecting a precursor solution containing a salt of Ni, a salt of Fe, and a salt of Mo into a high-pressure reactor to perform hydrothermal reaction to form NiFeMo oxyhydroxide, an electrode catalyst for generating oxygen. It provides a manufacturing method.
상기 본원의 제 1 측면에 따른 산소 발생용 전극촉매에 대하여 기술된 내용을 본원의 제 2 측면에 모두 적용할 수 있으며, 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.The description of the electrode catalyst for generating oxygen according to the first aspect of the present application can be applied to all of the second aspect of the present application, and detailed descriptions of the overlapping parts are omitted, but the description is the same even if the description is omitted. Can be applied.
본원의 일 구현예에 있어서, 수열 반응의 온도는 섭씨 약 120℃ 내지 약 180℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 약 120℃ 내지 약 180℃, 120℃ 내지 약 170℃, 약 120℃ 내지 약 160℃, 약 120℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 140℃, 약 130℃ 내지 약 180℃, 약 130℃ 내지 약 170℃, 약 130℃ 내지 약 160℃, 약 130℃ 내지 약 150℃, 약 130℃ 내지 약 140℃, 약 140℃ 내지 약 180℃, 약 140℃ 내지 약 170℃, 약 140℃ 내지 약 160℃, 또는 약 140℃ 내지 약 150℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the temperature of the hydrothermal reaction may be about 120 ° C to about 180 ° C, but is not limited thereto. For example, about 120 ° C to about 180 ° C, 120 ° C to about 170 ° C, about 120 ° C to about 160 ° C, about 120 ° C to about 150 ° C, about 120 ° C to about 140 ° C, about 130 ° C to about 180 ° C , About 130 ° C to about 170 ° C, about 130 ° C to about 160 ° C, about 130 ° C to about 150 ° C, about 130 ° C to about 140 ° C, about 140 ° C to about 180 ° C, about 140 ° C to about 170 ° C, about 140 ℃ to about 160 ℃, or may be performed in a temperature range of about 140 ℃ to about 150 ℃, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조 방법에서, 상기 고압 반응기에 상기 전구체 용액과 함께 기재 전극이 주입되어, 상기 수열 반응에 의하여 상기 기재 전극 상에 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드가 직접 성장되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, in the manufacturing method, a substrate electrode is injected with the precursor solution into the high-pressure reactor, and the NiFeMo oxyhydroxide may be directly grown on the substrate electrode by the hydrothermal reaction. However, it is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni의 염, Fe의 염, 및 Mo의 염은 각각의 할로겐화니켈·6수화물, 할로겐화철 무수화물, 할로겐화몰리브덴 무수화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the salt of Ni, the salt of Fe, and the salt of Mo may each include nickel halide · hexahydrate, iron halide anhydride, molybdenum halide anhydride, but are not limited thereto. no.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni의 염은 염화니켈(Ⅱ)·6 수화물, 상기 Fe의 염은 염화철(Ⅲ) 무수화물, 상기 Mo의 염은 염화몰리브덴(V) 무수화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the salt of Ni is nickel (II) • hexahydrate, the salt of Fe is iron (III) chloride anhydride, and the salt of Mo is molybdenum chloride (V) anhydride. However, it is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 Ni의 염, Fe의 염, 및 Mo의 염의 몰비는 약 2 내지 약 4 : 약 1 : 약 3 내지 약 5 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 Ni의 염, Fe의 염, 및 Mo의 염의 몰비는 약 4 : 약 1 : 약 5, 약 4 : 약 1: 약 3, 약 3 : 약 1 : 약 5, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, the molar ratio of the salt of Ni, the salt of Fe, and the salt of Mo may be about 2 to about 4: about 1: about 3 to about 5, but is not limited thereto. For example, the molar ratio of the salt of Ni, the salt of Fe, and the salt of Mo is about 4: about 1: about 5, about 4: about 1: about 3, about 3: about 1: about 5, or about 2: About 1: It may be about 5, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재 전극은 다공성일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 다공성 기재 전극은 Ni, Cu, Ti, Al, Au 등과 같은 금속의 폼(foam) 또는 메쉬를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the base electrode may be porous, but is not limited thereto. For example, the porous substrate electrode may include a metal foam or a mesh such as Ni, Cu, Ti, Al, Au, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 전구체 용액은 구조 조절제로서 선형 또는 분지형 C1-10 알킬아민을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 구조 조절제는 C1-10, C1-8, C1-6, C1-4, 또는 C1-2 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 선형 또는 분자형 메틸 아민, 에틸 아민, 프로필 아민, 부틸 아민, 펜틸 아민, 헥실, 헵틸, 옥틸 아민을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the precursor solution may further include a linear or branched C 1-10 alkylamine as a structure modifier, but is not limited thereto. The structure modifier may be C 1-10 , C 1-8 , C 1-6 , C 1-4 , or C 1-2 , but is not limited thereto. For example, a linear or molecular type methyl amine, ethyl amine, propyl amine, butyl amine, pentyl amine, hexyl, heptyl, octyl amine may be included, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제조 방법은, 상기 형성된 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 플라즈마 처리하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 플라즈마 처리는 질소, 수소, 또는 질소와 수소의 혼합 가스의 플라즈마를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the manufacturing method may be to further include plasma treatment of the formed NiFeMo oxyhydroxide, but is not limited thereto. For example, the plasma treatment may include plasma of nitrogen, hydrogen, or a mixed gas of nitrogen and hydrogen, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 플라즈마 처리에 의하여, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 표면에 금속성 니켈의 나노입자 도메인이 형성될 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속성 니켈의 나노입자의 크기는 약 2 nm 내지 약 8 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 금속성 니켈의 나노입자의 크기는 약 2 nm 내지 약 8 nm, 약 2 nm 내지 약 6 nm, 약 2 nm 내지 약 4 nm, 약 4 nm 내지 약 8 nm, 약 4 nm 내지 약 6 nm, 또는 약 6 nm 내지 약 8 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present application, by the plasma treatment, a nanoparticle domain of metallic nickel may be formed on the surface of the NiFeMo oxyhydroxide. In one embodiment of the present application, the size of the nanoparticles of the metallic nickel may be about 2 nm to about 8 nm, but is not limited thereto. For example, the size of the nanoparticles of metallic nickel is about 2 nm to about 8 nm, about 2 nm to about 6 nm, about 2 nm to about 4 nm, about 4 nm to about 8 nm, about 4 nm to about 6 nm, or about 6 nm to about 8 nm, but is not limited thereto.
상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 대한 플라즈마 처리는 상기 촉매의 표면에서 수-나노미터 크기의 금속성 니켈 도메인들의 형성을 촉진할 수 있고, 이것은 촉매로부터 전극으로의 빠른 전하 전달 경로를 제공할 수 있어, 상기 촉매의 산소 발생 반응(OER) 활성을 향상시킨다.Plasma treatment of the NiFeMo oxyhydroxide can promote the formation of several nanometer-sized metallic nickel domains on the surface of the catalyst, which can provide a fast charge transfer path from the catalyst to the electrode, It improves the oxygen generating reaction (OER) activity of the catalyst.
본원의 구현예들에 있어서, 상기 플라즈마 처리에 의하여 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 Mo6+의 적어도 일부가 Mo4+로 환원되며, 이에 의하여 몰리브덴의 배위구조 변화 및 니켈 원소 환원에 따른 니켈 금속상 형성으로 OER 활성의 직접적인 튜닝과 함께 M-OH 결합 에너지들의 효과적 조절을 가능하게 할 수 있다.In the embodiments of the present application, at least a portion of Mo 6+ contained in the NiFeMo oxyhydroxide is reduced to Mo 4+ by the plasma treatment, thereby changing the coordination structure of molybdenum and nickel due to nickel element reduction Formation of the metal phase may enable effective tuning of M-OH binding energies with direct tuning of OER activity.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 금속 원소들의 원자비는 Ni : Fe : Mo = 약 2 내지 약 4 : 약 1 : 약 3 내지 약 5 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 금속 원소들의 원자비는 약 4 : 약 1 : 약 5, 약 4 : 약 1: 약 3, 약 3 : 약 1 : 약 5, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the atomic ratio of the metal elements included in the NiFeMo oxyhydroxide may be Ni: Fe: Mo = about 2 to about 4: about 1: about 3 to about 5, but is not limited thereto. It is not. For example, the atomic ratio of the metal elements contained in the NiFeMo oxyhydroxide is about 4: about 1: about 5, about 4: about 1: about 3, about 3: about 1: about 5, or about 2: About 1: It may be about 5, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 원소들의 원자비는 Ni : Fe : Mo: O = 2 내지 약 4 : 약 1 : 약 3 내지 약 5 : 약 20 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 원소들의 원자비는 약 4 : 약 1: 약 5 : 약 20, 약 4 : 약 1 : 약 3 : 약 20, 약 3 : 약 1 : 약 5 : 약 20, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 : 약 20 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, the atomic ratio of elements included in the NiFeMo oxyhydroxide may be Ni: Fe: Mo: O = 2 to about 4: about 1: about 3 to about 5: about 20, It is not limited thereto. For example, the atomic ratio of the elements included in the NiFeMo oxyhydroxide is about 4: about 1: about 5: about 20, about 4: about 1: about 3: about 20, about 3: about 1: about 5 : About 20, or about 2: about 1: about 5: about 20, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드가 질소-플라즈마 또는 질소/수소 혼합-플라즈마 처리된 경우, 상기 촉매에 원소들의 원자비는Ni : Fe : Mo: O : N = 약 2 내지 약 4 : 약 1 : 약 3 내지 약 5 : 약 12 내지 : 약 20 내지 약 9 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 촉매에 원소들의 원자비는 약 4 : 약 1 : 약 5 : 약 12 : 약 9, 약 4 : 약 1 : 약 3 : 약 12 : 약 9, 약 3 : 약 1 : 약 5 : 약 12 : 약 9, 또는 약 2 : 약 1 : 약 5 : 약 12 : 약 9 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present application, when the NiFeMo oxyhydroxide is nitrogen-plasma or nitrogen / hydrogen mixed-plasma, the atomic ratio of elements to the catalyst is Ni: Fe: Mo: O: N = about 2 to About 4: about 1: about 3 to about 5: about 12 to: about 20 to about 9, but is not limited thereto. For example, the atomic ratio of the elements to the catalyst is about 4: about 1: about 5: about 12: about 9, about 4: about 1: about 3: about 12: about 9, about 3: about 1: about 5 : About 12: about 9, or about 2: about 1: about 5: about 12: about 9, but is not limited thereto.
본원의 구현예들에 의하여, 높은 원자가 조절 금속으로서 몰리브덴을 사용하여 니켈-철-몰리브덴(NiFeMo) 옥시하이드록사이드를 개발하였다. 바인더들을 사용하지 않고 상기 촉매와 전도성 기재들 사이의 접촉을 향상하기 위해 테플론-밀폐(Teflon-lined) 오토클레이브를 사용하여 수열 합성법을 이용하여 전도성 니켈 폼에서 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 직접 성장시킬 수 있다. According to embodiments herein, nickel-iron-molybdenum (NiFeMo) oxyhydroxide was developed using molybdenum as a high valence control metal. NiFeMo oxyhydroxide can be directly grown in a conductive nickel foam using hydrothermal synthesis using a Teflon-lined autoclave to improve contact between the catalyst and conductive substrates without using binders. have.
이하, 실시예를 참조하여 본원을 좀더 자세히 설명하지만, 본원은 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present application will be described in more detail with reference to examples, but the present application is not limited thereto.
[실시예][Example]
<물질들><Substances>
염화니켈(Ⅱ)·6 수화물 (NiCl2·6H2O, 99.9%), 염화철(Ⅲ) 무수화물 (FeCl3, 99.9%), 염화몰리브덴(V) 무수화물 (MoCl5, 99.9%), 염화이리듐(III) 수화물 (IrCl3·H2O, 98%), 질산나트륨 (NaNO3, 99%), 에탄올 무수화물 (99.9 %), n-부틸아민 (C4H11N, 99%), 및 나피온 과플루오르화 수지 용액 (저지방족 알코올 및 물의 혼합물 중 5 중량%)을 Sigma-Aldrich로부터 구입하였다. 이소프로필알콜(C3H8O, 99.9%) 및 증류수(H2O, 99.9%)는 Duksan Chemicals에서 구입하였다. 모든 화학 물질들을 추가 정제없이 사용하였다.Nickel (II) chloride hexahydrate (NiCl 2 · 6H 2 O, 99.9%), iron (III) chloride anhydride (FeCl 3 , 99.9%), molybdenum chloride (V) anhydride (MoCl 5 , 99.9%), chloride iridium (III) hydrate (IrCl 3 · H 2 O, 98%), sodium nitrate (NaNO 3, 99%), anhydrous ethanol (99.9%), n- butyl amine (C 4 H 11 N, 99 %), And Nafion perfluorinated resin solution (5% by weight in a mixture of low-fat alcohol and water) were purchased from Sigma-Aldrich. Isopropyl alcohol (C 3 H 8 O, 99.9%) and distilled water (H 2 O, 99.9%) were purchased from Duksan Chemicals. All chemicals were used without further purification.
<NiFeMo 옥시하이드록사이드의 합성><Synthesis of NiFeMo oxyhydroxide>
테플론-밀폐 스테인레스-스틸 오토클레이브를 사용하여 니켈 폼(foam)에서 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 수열로 성장시켰다. 먼저, 니켈 폼(10 mm x 30 mm)을 묽은 염산(HCl, 2 M)에서 30 분 동안 전처리하여 표면 니켈 산화물들을 제거하고, 세정된 니켈 폼을 물과 에탄올로 여러 번 완전히 세척하였다. 전구체 용액은 에탄올(9 mL)에 NiCl2·6H2O(0.08 mmol), FeCl3(0.02 mmol) 및 MoCl5(0.1 mmol)을 용해하여 제조하였고, n-부틸아민(0.5 mL)을 상기 용액에 서서히 첨가하였고 상기 용액을 30 분 동안 교반하였다. 그 후, 상기 니켈 폼을 상기 용액에 침지시켜 상기 테플론-밀폐 스테인레스-스틸 오토클레이브를 15 시간 동안 160 ℃로 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 상기 니켈 폼을 물과 에탄올로 여러 번 세척하였고, 전기화학적 측정 전에 60℃의 진공 오븐에서 밤새 건조하였다.NiFeMo oxyhydroxide was grown by hydrothermal in a nickel foam using a Teflon-sealed stainless-steel autoclave. First, nickel foam (10 mm × 30 mm) was pretreated in dilute hydrochloric acid (HCl, 2 M) for 30 minutes to remove surface nickel oxides, and the washed nickel foam was thoroughly washed several times with water and ethanol. The precursor solution was prepared by dissolving NiCl 2 · 6H 2 O (0.08 mmol), FeCl 3 (0.02 mmol) and MoCl 5 (0.1 mmol) in ethanol (9 mL), and n-butylamine (0.5 mL) was used as the solution. Was slowly added and the solution was stirred for 30 minutes. Thereafter, the nickel foam was immersed in the solution to heat the Teflon-sealed stainless-steel autoclave to 160 ° C. for 15 hours. After cooling to room temperature, the nickel foam was washed several times with water and ethanol and dried overnight in a vacuum oven at 60 ° C. before electrochemical measurements.
<비교예: NiFeO<Comparative Example: NiFeO xx 의 합성>Synthesis of>
상기 테플론-밀폐 스테인레스-스틸 오토클레이브에 몰리브덴 전구체를 첨가하는 것을 제외하고 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드와 동일한 방법으로 NiFeOx 산화물을 합성하였다. 그러나, 상기 전구체 용액의 총 농도는 0.2 mmol로 조절되었다.NiFeO x oxide was synthesized in the same manner as the NiFeMo oxyhydroxide except that a molybdenum precursor was added to the Teflon-sealed stainless-steel autoclave. However, the total concentration of the precursor solution was adjusted to 0.2 mmol.
<비교예: IrO<Comparative example: IrO 22 의 합성>Synthesis of>
IrO2는 하기의 방법에 따라 합성되었다. IrO 2 was synthesized according to the following method.
IrCl3·H2O 30 mg과 NaNO3 1 g을 마노 막자 사발(agate mortar)에서 혼합하여 균일한 분말을 얻었다. 그 다음, 상기 분말을 도자기 도가니에 넣고 머플 퍼니스(muffle furnace)에서 500℃에서 1 시간 동안 가열하였고 실온으로 냉각시켰다. 그 다음, 상기 분말을 물과 에탄올로 여러 번 세척하여 미반응된 전구체를 제거하고, 80℃ 진공 오븐에서 밤새 건조시켰다. 전기화학적 측정을 위해, IrO2 분말 10 mg을 1 mL의 물 및 4 mL의 이소프로판올에 분산시킨 후 나피온 용액 20 μL을 첨가하였다. 그 후, 상기 용액 100 μL를 상기 니켈 폼에 적가하고 측정 전에 공기 중에서 밤새 건조시켰다.30 mg of IrCl 3 H 2 O and 1 g of NaNO 3 were mixed in an agate mortar to obtain a uniform powder. Then, the powder was placed in a ceramic crucible and heated in a muffle furnace at 500 ° C. for 1 hour and cooled to room temperature. Then, the powder was washed several times with water and ethanol to remove unreacted precursor, and dried in an 80 ° C. vacuum oven overnight. For electrochemical measurements, 10 mg of IrO 2 powder was dispersed in 1 mL of water and 4 mL of isopropanol and then 20 μL of Nafion solution was added. Then, 100 μL of the solution was added dropwise to the nickel foam and dried overnight in air before measurement.
<플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 제조> < Preparation of plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide>
상기 니켈 폼에서 성장된 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 마이크로파 플라즈마 향상-화학 기상 증착(MPE-CVD; microwave plasma enhanced-chemical vapor deposition) 장비의 챔버에 넣고, H2(99.999%, 89 sccm), N2(99.999%, 91 sccm) 및 혼합된 H2|N2(H2:N2=1:2) 조건의 각각의 기체 흐름 하에서 500 W의 마이크로파 전력에서 상기 샘플 위에서 플라즈마 볼(plasma ball)을 생성하였다. 기체의 압력과 플라즈마에 노출 시간은 160℃의 합성 온도 보다 높게 온도가 증가하지 않도록 조절되었다. 플라즈마 볼에 노출된 후, 상기 샘플의 색상은 갈색에서 어두운 갈색으로 변했다.NiFeMo oxyhydroxide grown in the nickel foam was placed in a chamber of microwave plasma enhanced-chemical vapor deposition (MPE-CVD) equipment, H 2 (99.999%, 89 sccm), N 2 (99.999%, 91 sccm) and mixed H 2 | N 2 (H 2 : N 2 = 1: 2) generated plasma balls above the sample at microwave power of 500 W under each gas flow. Did. The pressure of the gas and the exposure time to the plasma were adjusted so that the temperature did not increase above the synthesis temperature of 160 ° C. After exposure to the plasma ball, the color of the sample changed from brown to dark brown.
<특성 분석> < Characteristic analysis>
주사 전자 현미경(SEM; scanning electron microscopy) 이미지들을 15 kV에서 작동되는 전계 방출 주사 전자 현미경(JEM-7600F, JEOL, Japan)으로 수득하였다. 투과 전자 현미경(TEM; transmission electron microscopy) 이미지들을 200 kV의 가속 전압에서 투과 전자 현미경(Tecnai F20, FEI Company, USA)을 사용하여 수득하였다. 분말 X-선 회절(PXRD) 패턴들을 1200 W(40 kV, 30 mA)의 Cu-Kα 방사원을 사용하여 X-선 회절 분석기(Smartlab, Rigaku, Japan)에서 수득하였다. X-선 광전자 분광 분석법(XPS; x-ray photoelectron spectroscopy) 스펙트럼은 3 mA의 빔 전류 및 0.4 mm의 빔 크기에서 Al-Kα 방사를 사용하여 X-선 광전자 분광 분석기(K-alpha, Thermo Scientific, USA)를 사용하여 수득하였다. 적외선 스펙트럼은 ZnSe 윈도우를 구비한 감쇠전반사(ATR; attenuated total reflectance) 기술을 사용하여 푸리에 변환 적외선 분광 분석기(FT/IR-6100FV, JASCO, USA)로 수득하였다. X-선 흡착 분광 분석법(XAS)은 포항 가속기 연구소(PAL, 대한민국)에서 수행하였고, 작동 에너지는 300 mA의 최대 저장 전류에서 3.0 GeV이었다. XANES 측정들은 7D 빔 라인에서 수행하였다. 벤딩 자석 및 테이퍼된 진공 언듈레이터(undulator)의 방사들을 Si (111) 이중 결정 단색화장치를 사용하여 단색화하였다. 입사 빔은 고조파(harmonic) 제거를 위한 적절한 비율로 디튜닝되었다.Scanning electron microscopy (SEM) images were obtained with a field emission scanning electron microscope (JEM-7600F, JEOL, Japan) operated at 15 kV. Transmission electron microscopy (TEM) images were obtained using a transmission electron microscope (Tecnai F20, FEI Company, USA) at an accelerated voltage of 200 kV. Powder X-ray diffraction (PXRD) patterns were obtained on an X-ray diffraction analyzer (Smartlab, Rigaku, Japan) using a 1200 W (40 kV, 30 mA) Cu-Kα radiation source. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra are X-ray photoelectron spectroscopy (K-alpha, Thermo Scientific, using Al-Kα radiation at a beam current of 3 mA and a beam size of 0.4 mm. USA). Infrared spectra were obtained with a Fourier transform infrared spectroscopy (FT / IR-6100FV, JASCO, USA) using an attenuated total reflectance (ATR) technique with a ZnSe window. X-ray adsorption spectroscopy (XAS) was performed at the Pohang Accelerator Laboratory (PAL, Korea), and the operating energy was 3.0 GeV at a maximum storage current of 300 mA. XANES measurements were performed on a 7D beam line. The radiations of the bending magnet and tapered vacuum undulator were monochromatized using a Si (111) double crystal monochromator. The incident beam was detuned to the proper ratio for harmonic removal.
<전기화학적 측정><Electrochemical measurement>
모든 전기화학적 측정들은 각각, 기준 전극과 상대 전극으로서 Hg/HgO(1 M KOH로 채워짐) 및 Pt 와이어를 구비한 3-전극 시스템을 사용하여 정전위계(SP-240, Biologic Science Instruments, USA)로 실온에서 수행하였다. 선형 스윕 전압 전류 분석법(LSV; linear sweep voltammetry)과 순환 전압 전류 분석법(CV; cyclic voltammetry)은 5 mVs-1에서 95% iR 보정으로 수행하였다. 산소 발생 반응은 1 M KOH에서 수행하였고 상기 용액은 각 실험 전에 30 분 동안 O2(99.999%)로 퍼지되었다. 정전위 전기화학 임피던스 스펙트럼(PEIS)은 1 MHz 내지 100 mHz의 주파수 범위에서 수득하였다.All electrochemical measurements were made with a potentiometer (SP-240, Biologic Science Instruments, USA) using a three-electrode system with Hg / HgO (filled with 1 M KOH) and Pt wires as reference and counter electrodes, respectively. It was carried out at room temperature. Linear sweep voltammetry (LSV) and cyclic voltammetry (CV) were performed at 5 mVs -1 with 95% iR correction. Oxygen evolution reaction was performed in 1 M KOH and the solution was purged with O 2 (99.999%) for 30 min before each experiment. The positive potential electrochemical impedance spectrum (PEIS) was obtained in the frequency range of 1 MHz to 100 mHz.
형태학적 분석Morphological analysis
NiFeMo 옥시하이드록사이드를 수열 합성을 통해 고다공성 니켈 폼(foam)에서 성장시켰고, 상기 니켈 폼에서 성장된 상기 촉매의 형태는 주사형 전자 현미경(SEM; scanning electron microscope)으로 관찰되었다. 도 1a는 NiFeMo 옥시하이드록사이드 촉매들이 다공성 니켈 폼에서 조밀하게 성장된 것을 나타내고, 투과 전자 현미경(TEM; transmission electron microscopy) 이미지(도 2)는 상기 촉매가 구부러진 시트형 구조를 가지고 있음을 나타낸다. 게다가, 분말 X-선 회절(PXRD; powder x-ray diffraction) 패턴들(도 3)과 푸리에 변환 적외선 분광 분석법(FTIR; Fourier transform infrared spectroscopy) 스펙트럼(도 4)은 다중 금속성 NiFeMo 옥시하이드록사이드가 160℃의 최적화된 온도에서 합성되었음을 보여준다. NiFeMo 옥시하이드록사이드의 에너지 분산 분광 분석법(EDS-TEM)에 따르면, 성분들(Ni, Fe, Mo)의 비율은 4:1:5로 조절되었다(표 1). 표 1은, NiFeMo 옥시하이드록사이드의 에너지 분산 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.NiFeMo oxyhydroxide was grown in a highly porous nickel foam through hydrothermal synthesis, and the morphology of the catalyst grown in the nickel foam was observed with a scanning electron microscope (SEM). 1A shows that NiFeMo oxyhydroxide catalysts are densely grown in a porous nickel foam, and transmission electron microscopy (TEM) images (FIG. 2) show that the catalyst has a curved sheet-like structure. In addition, powder X-ray diffraction (PXRD) patterns (FIG. 3) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) spectra (FIG. 4) show multimetallic NiFeMo oxyhydroxide. It was synthesized at an optimized temperature of 160 ° C. According to the energy dispersive spectroscopy (EDS-TEM) of NiFeMo oxyhydroxide, the ratio of the components (Ni, Fe, Mo) was adjusted to 4: 1: 5 (Table 1). Table 1 shows the energy dispersion spectrum results of NiFeMo oxyhydroxide.
[표 1][Table 1]
그 후, NiFeMo 옥시하이드록사이드 촉매에 대하여 플라즈마의 노출 시간과 플라즈마 유형을 조절함으로써 마이크로파 플라즈마-향상 화학 기상 증착(MPE-CVD)을 이용하여 플라즈마 처리를 수행하였다. 본 발명자들은 상이한 플라즈마 처리들을 사용한 세 종류의 촉매들을 제조하였다: 수소 플라즈마(NiFeMo-H2), 질소 플라즈마(NiFeMo-N2), 및 수소와 질소의 혼합된 플라즈마(NiFeMo-H2|N2). 상기 니켈 폼에서 성장된 촉매를 챔버에 넣고, 밝은 플라즈마 볼(ball)이 H2 및 N2 분위기 하에서 수 분간 샘플 위에서 형성되었다. 상기 플라즈마의 색상들은 기체의 종류(수소의 경우 분홍색, 산소의 경우 오렌지색)에 따라 변화하였다. 상기 플라즈마 처리 후, NiFeMo 옥시하이드록사이드의 형태는 고-분해능 TEM(HR-TEM)으로 관찰되었다. 도 1b에서, EDS 맵핑 이미지들은 철 및 몰리브덴 원자들이 옥시하이드록사이드에서 균일하게 분포되어 있음을 확인하였다. 그러나, 상기 플라즈마 처리 후에 니켈 원자들이 응집되었고 응집 도메인들을 형성하였다. 도 1c에서, NiFeMo-N2의 촉매의 상기 표면에서 HR-TEM 이미지는 2.8 nm의 평균 직경을 가지는 나노미터-크기의 입자 도메인들이 관찰되었음을 나타내었다. 게다가, 각각, 4.5 nm와 3.9 nm의 평균 직경을 가지는 더 큰 도메인들이 NiFeMo-H2와 NiFeMo-H2|N2에서 관찰되었다(도5). 상기 도메인들의 면 거리는 선택 영역 전자 회절(SAED; selected area electron diffraction) 패턴들을 이용하여 0.204 nm 및 0.178 nm로 측정되었고, 이것은 각각 결정성 니켈 금속의 격자면 (111) 및 (200)에 상응하는 것으로 밝혀졌다(도 1d). 이러한 결과들은 상기 금속성 니켈 도메인들이 상기 플라즈마-처리된 NiFeMo 촉매의 표면에서 형성되었음을 뒷받침한다. 게다가, 균일하고 더 작은 크기의 금속성 니켈 도메인들이 질소 플라즈마 하에서 생성되었음을 알 수 있다. 그러나, FTIR 스펙트럼은 표면 (옥시)하이드록사이드 작용기들이 플라즈마 후에 M-OH 신축 피크들이 약간 감소한 상태로 유지됨을 나타낸다(도 6).Thereafter, plasma treatment was performed using microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (MPE-CVD) by adjusting the plasma exposure time and plasma type for the NiFeMo oxyhydroxide catalyst. We prepared three types of catalysts using different plasma treatments: hydrogen plasma (NiFeMo-H 2 ), nitrogen plasma (NiFeMo-N 2 ), and a mixed plasma of hydrogen and nitrogen (NiFeMo-H 2 | N 2 ). The catalyst grown in the nickel foam was placed in a chamber, and bright plasma balls were formed on the sample for several minutes under H 2 and N 2 atmosphere. The colors of the plasma were changed according to the type of gas (pink for hydrogen and orange for oxygen). After the plasma treatment, the morphology of NiFeMo oxyhydroxide was observed with high-resolution TEM (HR-TEM). In FIG. 1B, the EDS mapping images confirmed that the iron and molybdenum atoms were uniformly distributed in the oxyhydroxide. However, after the plasma treatment, nickel atoms aggregated and formed aggregation domains. In FIG. 1C, the HR-TEM image on the surface of the catalyst of NiFeMo-N 2 showed that nanometer-sized particle domains with an average diameter of 2.8 nm were observed. Moreover, larger domains with mean diameters of 4.5 nm and 3.9 nm, respectively, were observed in NiFeMo-H 2 and NiFeMo-H 2 | N 2 (FIG. 5). The plane distances of the domains were measured to be 0.204 nm and 0.178 nm using selected area electron diffraction (SAED) patterns, which correspond to
구조 분석Structural analysis
원소들의 화학적 상태들은 X-선 광전자 분광 분석법(XPS; x-ray photoelectron spectroscopy)을 사용하여 결정되었다. 도 7a에 나타낸 Ni 2p 스펙트럼의 상기 XPS 피팅 결과에 따르면, NiFeMo 옥시하이드록사이드는 각각, Ni3+ 2p3/2 및 Ni3+ 2p1/2에 상응하는 857.5 eV 및 875.1 eV의 피크와 함께, Ni2+ 2p3/2 및 Ni2+ 2p1/2에 상응하는 855.5 eV 및 872.9 eV의 피크들에서 Ni2+ 및 Ni3+ 상태 둘 다를 가진다. 그러나, 상기 XPS 스펙트럼은 853.0 eV의 피크에서 금속성 Ni0 상태가 플라즈마의 종류에 관계없이 플라즈마 처리 후 생성되었음을 보여주었다. 이러한 결과들은 본 발명자들이 상기 TEM 이미지들과 그들의 SAED 패턴들에서 관찰한 상기 표면 상의 니켈 금속 도메인들 형성과 일치한다. Mo 3d의 XPS 스펙트럼을 도 7b에 나타내었고, 여기서 232.1 eV 및 235.2 eV의 두 개의 피크들은 각각, Mo6+ 3d5/2 및 Mo6+ 3d3/2에 상응한다. 그러나 플라즈마 처리는 Mo6+에서 Mo4+로 부분적인 환원을 유도하였고, 이것은 230.3 eV(Mo4+ 3d5/2) 및 233.5 eV(Mo4+ 3d3/2)에서 두 개의 피크들을 유도하였다. 상이한 종들(Fe, O, N)의 XPS 스펙트럼 역시, 도 8에 나타낸 것과 같이 결정되었다.The chemical states of the elements were determined using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). According to the XPS fitting results of the Ni 2p spectrum shown in FIG. 7A, NiFeMo oxyhydroxides had peaks of 857.5 eV and 875.1 eV corresponding to Ni 3+ 2p 3/2 and Ni 3+ 2p 1/2 , respectively. , Both Ni 2+ and Ni 3+ states at peaks of 855.5 eV and 872.9 eV corresponding to Ni 2+ 2p 3/2 and Ni 2+ 2p 1/2 . However, the XPS spectrum showed that at a peak of 853.0 eV, the metallic Ni 0 state was generated after plasma treatment regardless of the type of plasma. These results are consistent with the formation of nickel metal domains on the surface that we observed in the TEM images and their SAED patterns. The XPS spectrum of
도 8의 상기 Fe 2p 스펙트럼에서, Fe3+(725 eV, 711 eV)의 원자가 상태에서는 중요한 변화가 관찰되지 않았지만, 위성 피크들은 NiFeMo-H2 및 NiFeMo-H2|N2에 대해 증가되었다. O 1s 스펙트럼은 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 산소가 흡착된 물(M-* H2O, 533.2 eV), 하이드록사이드 또는 옥시하이드록사이드 (M-OH 및 M-OOH, 531.7 eV) 및 격자 산소 (M-O, 530.2 eV)의 형태들로 공존한다는 것을 나타내었다. 플라즈마 처리 후, 격자 산소의 비율이 증가하는 것이 발견되었다. N 1s 스펙트럼은 질소(400.0 eV)가 NiFeMo-N2 및 NiFeMo-H2|N2에서 존재함을 나타내었다. 또한, Mo6+(398.0 eV) 피크는 Mo 3p 중첩으로 인해 나타난 반면, Mo4+(395.7 eV) 피크는 플라즈마 처리 후 Mo 종들의 환원으로 인해 관찰되었다. 이것은 Mo 원자들이 플라즈마 처리 후 Mo6+에서 Mo4+로 환원되었다는 것을 규명한다.In the Fe 2p spectrum of FIG. 8, no significant change was observed in the valence state of Fe 3+ (725 eV, 711 eV), but satellite peaks were increased for NiFeMo-H 2 and NiFeMo-H 2 | N 2 .
니켈 및 몰리브덴의 X-선 흡착 근단 분광 분석법 (XANES; x-ray absorption near-edge spectroscopy) 결과들은 플라즈마-처리된 NiFeMo 옥시하이드록사이드의 원자 구조 변화들을 설명하여 준다. 도 7c에서, 백색 라인 피크의 강도 증가가 플라즈마 처리에 의해 관찰되었고, 이것은 니켈의 배위 환경이 잘 정렬된 것을 암시하고, 상기 결과는 O 1s의 상기 XPS 스펙트럼에서 관찰된 격자 산소 피크들의 증가와 일치한다(도 8b). 그러나, 상기 니켈 K-엣지 위치의 현저한 변이는 관찰되지 않았고, 이것은 대부분의 니켈의 산화 상태가 플라즈마 처리 후에 변화하지 않았다는 것을 의미한다. NiFeMo 옥시하이드록사이드의 Mo K-엣지 XANES 스펙트럼은 도 7d에 나타내었다. 도 7b의 XPS 스펙트럼으로부터 추정된 것처럼, 상기 K-엣지의 위치가 플라즈마 처리(H2 및 N2) 후에 왼쪽-변이되었고, 이것은, 도 7b에서 상기 XPS 스펙트럼으로부터 추정된 것과 같이, Mo6+에서 Mo4+로의 산화 상태의 환원을 의미한다. 또한, 상기 NiFeMo-H2의 프리-엣지(pre-edge) 피크 Mo K-엣지는 증가하였고 왼쪽 변이되었지만, NiFeMo-N2 및 NiFeMo-H2|N2에 대하여 변화는 관찰되지 않았다. 상기 결과는 NiFeMo-H2에 있어서 몰리브덴의 배위 환경이 변경되었음을 의미한다.X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES) results of nickel and molybdenum account for changes in atomic structure of plasma-treated NiFeMo oxyhydroxide. In FIG. 7C, an increase in intensity of the white line peak was observed by plasma treatment, suggesting that the coordination environment of nickel was well aligned, and the result was consistent with the increase of lattice oxygen peaks observed in the XPS spectrum of
전기화학적 성능Electrochemical performance
NiFeMo 옥시하이드록사이드의 전극촉매적 OER 성능을 평가하기 위해, 선형 스윕 전압 전류 분석법(LSV; linear sweep voltammetry)이 O2-포화 수성 1 M KOH 전해질에서 3-전극 구조를 사용하여 수행되었다. 모든 분극 곡선들은 외부 저항에 대하여 보상하기 위해 iR-보정되었고, LSV 곡선들의 경우 5 mVs-1 및 타펠 플롯들의 경우 1 mVs-1의 스캔 속도에서 측정되었다. 도 9a에 나타낸 것처럼, NiFeMo, NiFeMo-H2, NiFeMo-N2, 및 NiFeMo-H2|N2 촉매는 10 mAcm-2의 전류 밀도에서 각각, 249 mV, 231 mV, 226 mV 및 240 mV의 현저히 낮은 과전압을 나타내었다. 도 10 내지 도 12에서 나타낸 것처럼, 플라즈마 처리 시간을 조절함으로써 상기 플라즈마 처리 조건을 최적화하였고, 최적 처리 시간은 약 5 분임을 발견하였다. 300 mV의 과전압에서 NiFeMo, NiFeMo-H2, NiFeMo-N2, 및 NiFeMo-H2|N2 각각의 전류 밀도는 95 mAcm-2, 255 mAcm-2, 330 mAcm-2 및 154 mAcm-2이었다. NiFeMo-N2의 상기 전류 밀도가 플라즈마 처리되지 않은 NiFeMo 촉매와 비교하여 3 배 이상 향상되었음이 주목된다. 또한, 도 9b에 나타낸 것처럼, 타펠 기울기들을 상기 타펠(Tafel) 플롯로부터 수득하였다. NiFeMo-N2의 타펠 기울기는 43.4 mVdec-1이었고, 이것은 NiFeMo(50.8 mVdec-1), NiFeMo-H2(44.7 mVdec-1), 및 NiFeMo-H2|N2(49.1 mVdec-1)의 타펠 기울기들보다 더 작았다. 상기 결과들은 NiFeMo 촉매에서 형성된 표면 금속성 니켈 도메인들이 OER 동역학을 향상시키고, 이로 인해 상기 촉매 활성 사이트에서 상기 OER 반응 속도들을 증가 시킨다는 것을 나타낸다. 게다가, 도 13에서 전기화학 활성 표면적(ECSA)을 상기 촉매의 이중층 커패시턴스(Cdl)를 이용하여 평가하였다. 스캔 속도들에 대한 상기 전류 밀도의 기울기는 Cdl의 2 배와 같고, 상기 기울기는 23.5 mFcm-2(NiFeMo), 18.4 mFcm-2(NiFeMo-H2), 18.4 mFcm-2(NiFeMo-N2), 및 13.9 mFcm-2(NiFeMo-H2|N2)이다. 이것은 활성 사이트들의 수가 플라즈마 처리에 의해 감소하였고, 상기 OER 동역학이 활성 사이트들의 수와 관련이 없음을 의미한다.To evaluate the electrocatalytic OER performance of NiFeMo oxyhydroxide, a linear sweep voltammetry (LSV) was performed using a 3-electrode structure in O 2 -saturated aqueous 1 M KOH electrolyte. All polarization curves were iR -corrected to compensate for external resistance and measured at scan rates of 5 mVs -1 for LSV curves and 1 mVs -1 for Tafel plots. As shown in FIG. 9A, NiFeMo, NiFeMo-H 2 , NiFeMo-N 2 , and NiFeMo-H 2 | N 2 catalysts were 249 mV, 231 mV, 226 mV, and 240 mV, respectively, at a current density of 10 mAcm −2 , respectively. Significantly low overvoltage. 10 to 12, the plasma treatment conditions were optimized by adjusting the plasma treatment time, and the optimum treatment time was found to be about 5 minutes. The current densities of NiFeMo, NiFeMo-H 2 , NiFeMo-N 2 , and NiFeMo-H 2 | N 2 at 300 mV overvoltage were 95 mAcm -2 , 255 mAcm -2 , 330 mAcm -2 and 154 mAcm -2 respectively . . It is noted that the current density of NiFeMo-N 2 has been improved more than three times as compared to the NiFeMo catalyst without plasma treatment. In addition, as shown in FIG. 9B, tapel slopes were obtained from the tapel plot. The tapel slope of NiFeMo-N 2 was 43.4 mVdec -1 , which was the tapel of NiFeMo (50.8 mVdec -1 ), NiFeMo-H 2 (44.7 mVdec -1 ), and NiFeMo-H 2 | N 2 (49.1 mVdec -1 ). Smaller than the slopes. The results indicate that the surface metallic nickel domains formed in the NiFeMo catalyst enhance OER kinetics, thereby increasing the OER reaction rates at the catalytically active site. In addition, electrochemically active surface area (ECSA) in FIG. 13 was evaluated using the bi-layer capacitance (C dl ) of the catalyst. The slope of the current density for scan speeds is equal to twice the C dl , and the slope is 23.5 mFcm -2 (NiFeMo), 18.4 mFcm -2 (NiFeMo-H 2 ), 18.4 mFcm -2 (NiFeMo-N 2 ), And 13.9 mFcm -2 (NiFeMo-H 2 | N 2 ). This means that the number of active sites was reduced by plasma treatment, and the OER dynamics was not related to the number of active sites.
또한, 정전위 전기화학적 임피던스 분광 분석법(PEIS; potentiostatic electrochemical impedance spectroscopy) 측정들을 상기 OER 동안 1.5 V vs 가역 수소 전극(RHE; reversible hydrogen electrode)에서 수행하여 전하 전달 특성들을 분석하였다. 도 9c에서, PEIS 스펙트럼의 나이퀴스트 (Nyquist) 플롯들은 상기 모든 촉매가 1 Ω 미만의 유사한 직렬 저항(Rs) 값들을 가진다는 것을 나타내었다. 그러나, NiFeMo, NiFeMo-H2, NiFeMo-N2 및 NiFeMo-H2|N2의 반원의 반지름인, 상기 촉매와 상기 전해질 사이의 계면에서의 전하 전달 저항(Rct) 값들은 각각, 2.13 Ω, 0.58 Ω, 0.52 Ω 및 0.77 Ω이었다. 상기 결과들에 따라, 본 발명자들은 상기 샘플들의 전도성이 플라즈마 처리에 의해 NiFeMo 촉매의 표면에 전도성의 금속성 니켈 도메인들의 형성에 의해 현저히 향상되었음을 발견하였다. 또한, NiFeMo-N2의 더 작은 크기의 금속성 니켈 도메인들은 전해질에서 촉매의 촉매적 활성 사이트들과 산소 중간체들 사이의 더 빠른 전하 전달을 촉진하였다. 최고 성능의 NiFeMo-N2 촉매의 장기간 안정성은 작동 조건들에서 10 mAcm-2에서 100 시간 동안 크로노포텐시오메트리(chronopotentiometry)에 의해 상기 촉매의 내구성을 평가함으로써 또한 입증되었다(도 9d). 니켈 폼(도 14)에 로딩된 IrO2 촉매와는 달리, 촉매의 박리 또는 금속성 니켈 도메인들의 산화가 일어나지 않고 본 실시예의 촉매의 과전압이 거의 변하지 않은 채로 유지되었다(도 15). 게다가, 상기 NiFeMo-N2 촉매는 100 사이클 후에도 LSV 곡선들에서 무시할 만한 변화들을 나타내었다.In addition, potentiostatic electrochemical impedance spectroscopy (PEIS) measurements were performed at 1.5 V vs reversible hydrogen electrode (RHE) during the OER to analyze charge transfer characteristics. In FIG. 9C, Nyquist plots of the PEIS spectrum showed that all the catalysts had similar series resistance (R s ) values of less than 1 Ω. However, the charge transfer resistance (R ct ) values at the interface between the catalyst and the electrolyte, which are the radius of the semicircle of NiFeMo, NiFeMo-H 2 , NiFeMo-N 2 and NiFeMo-H 2 | N 2 , are 2.13 Ω, respectively. , 0.58 Ω, 0.52 Ω and 0.77 Ω. According to the above results, the inventors found that the conductivity of the samples was significantly improved by the formation of conductive metallic nickel domains on the surface of the NiFeMo catalyst by plasma treatment. In addition, the smaller sized metallic nickel domains of NiFeMo-N 2 promoted faster charge transfer between the catalytically active sites of the catalyst and oxygen intermediates in the electrolyte. The long-term stability of the highest performance NiFeMo-N 2 catalyst was also demonstrated by evaluating the durability of the catalyst by chronopotentiometry at 10 mAcm −2 for 100 hours at operating conditions (FIG. 9D). Unlike the IrO 2 catalyst loaded on the nickel foam (FIG. 14), the catalyst did not exfoliate or oxidize metallic nickel domains and the overvoltage of the catalyst of this example remained almost unchanged (FIG. 15). In addition, the NiFeMo-N 2 catalyst showed negligible changes in LSV curves even after 100 cycles.
도 15에서, 니켈 원소의 스펙트럼을 얻기 위하여, NiFeMo 옥시하이드록사이드의 분말을 나피온 용액을 사용하여 탄소 페이퍼에 부착하였다.In Fig. 15, in order to obtain a spectrum of the nickel element, a powder of NiFeMo oxyhydroxide was attached to carbon paper using a Nafion solution.
도 16a에서, 금속과 하이드록사이드(M-OH)의 결합 에너지에 대한 과전압 플롯들을 NiFeMo 옥시하이드록사이드, NiFeOx(도 17), 및 IrO2에 대해 수득하여, 상기 OER 활성과 결합 에너지들 사이의 관계를 규명하였다. 본 발명자들은 Ni(OH)3, Fe(OH)3, Mo(OH)6 및 Ir(OH)3을 포함하는 물질들의 산화에서 생성 엔탈피 변화의 선형 내삽법(linear interpolation)에 의해 제조된 촉매들에 대한 상기 M-OH 결합 에너지들을 측정하였다. 니켈 및 철은 하이드록사이드와 강한 결합 에너지를 가지고 있지만, 높은 원자가 몰리브덴 금속의 상기 결합 에너지는 상대적으로 비교적 약했다. 이것은 몰리브덴의 첨가가 촉매의 OER 활성의 직접적인 튜닝과 함께 M-OH 결합 에너지들의 효과적 조절을 가능하게 함을 나타낸다. 상기 촉매적 활성은 조절 금속들의 첨가에 의해 튜닝될 수 있지만(도 16b), 표면 플라즈마 처리를 통해 상기 동역학은 도 16c에 나타낸 것과 같이 활성 사이트로부터 전극으로의 빠른 전하 전달 경로를 제공하는 금속성 니켈 도메인들의 형성으로부터 상기 동역학이 향상된다.In FIG. 16A, overvoltage plots for the binding energy of metal and hydroxide (M-OH) were obtained for NiFeMo oxyhydroxide, NiFeO x (FIG. 17), and IrO 2 , so that the OER activity and binding energies The relationship between them was established. The present inventors have prepared catalysts by linear interpolation of enthalpy change produced in oxidation of materials containing Ni (OH) 3 , Fe (OH) 3 , Mo (OH) 6 and Ir (OH) 3 The M-OH binding energies for were measured. Nickel and iron have a strong binding energy with hydroxide, but the binding energy of the high valence molybdenum metal is relatively weak. This indicates that the addition of molybdenum enables effective control of M-OH binding energies with direct tuning of the OER activity of the catalyst. The catalytic activity can be tuned by the addition of control metals (FIG. 16B), but through surface plasma treatment the kinetics provide a metallic nickel domain that provides a fast charge transfer path from the active site to the electrode as shown in FIG. 16C. The dynamics are enhanced from their formation.
요약하면, 본 발명자들은 높은 원자가 조절 금속으로서 몰리브덴을 사용하여, 상기 OER을 위한 다중 금속성 전극촉매, 즉 니켈-철-몰리브덴(NiFeMo) 옥시하이드록사이드를 제공한다. 또한, NiFeMo 전극촉매에 대한 마이크로파-보조 플라즈마 처리는 상기 표면에서 수-나노미터 크기의 금속성 니켈 도메인들의 형성을 촉진하는 것을 발견하였고, 이것은 상기 촉매로부터 전극으로의 빠른 전하 전달 경로를 제공한다. 질소-플라즈마-처리된 NiFeMo-N2 촉매는 100 시간 이상의 장기간 안정성 및 100 사이클 이상의 안정한 사이클 성능을 가지며 10 mAcm-2의 전류 밀도에 도달하기 위해 226 mV의 낮은 과전압을 필요로 한다. 결과적으로, 본 발명자들은 본원의 조절 금속들의 도입과 용이한 플라즈마-유도 표면 개질을 통하여 OER에서 높은 활성과 내구성을 가진 우수한 전극촉매의 설계를 위한 신규 경로를 제공한다.In summary, the present inventors use molybdenum as a high valence control metal to provide a multi-metallic electrocatalyst for the OER, namely nickel-iron-molybdenum (NiFeMo) oxyhydroxide. In addition, microwave-assisted plasma treatment of NiFeMo electrocatalysts has been found to promote the formation of several nanometer-sized metallic nickel domains on the surface, which provides a fast charge transfer path from the catalyst to the electrode. The nitrogen-plasma-treated NiFeMo-N 2 catalyst has a long-term stability of 100 hours or more and a stable cycle performance of 100 cycles or more, and requires a low overvoltage of 226 mV to reach a current density of 10 mAcm -2 . As a result, the present inventors provide a new route for the design of an excellent electrocatalyst with high activity and durability in OER through introduction of the control metals herein and easy plasma-induced surface modification.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.The foregoing description of the present application is for illustration, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present application belongs will understand that it is possible to easily change to other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present application. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims to be described later rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present application. .
Claims (17)
An electrode catalyst for oxygen generation, comprising a nanoparticle domain of 2 nm to 8 nm of metallic nickel formed on the surface of NiFeMo oxyhydroxide and the NiFeMo oxyhydroxide.
상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드는 기재 전극에서 직접 성장된 것인, 산소 발생용 전극촉매.
According to claim 1,
The NiFeMo oxyhydroxide is grown directly on the base electrode, an oxygen generating electrode catalyst.
상기 기재 전극은 다공성인 것인, 산소 발생용 전극촉매.
According to claim 2,
The substrate electrode is porous, the electrode catalyst for oxygen generation.
상기 기재 전극은 금속의 폼(foam) 또는 메쉬를 포함하는 것인, 산소 발생용 전극촉매.
According to claim 2,
The base electrode is an electrode catalyst for generating oxygen, which includes a metal foam or a mesh.
상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 원소들의 원자비는 Ni : Fe :Mo :O = 2 내지 4 : 1 : 3 내지 5 : 20인, 산소 발생용 전극촉매.
According to claim 1,
The atomic ratio of the elements included in the NiFeMo oxyhydroxide is Ni: Fe: Mo: O = 2 to 4: 1: 3 to 5:20, an electrode catalyst for oxygen generation.
상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드에 포함된 Mo는 Mo6+와 Mo4+의 산화 상태를 포함하는 것인, 산소 발생용 전극촉매.
According to claim 1,
Mo contained in the NiFeMo oxyhydroxide is to include the oxidation state of Mo 6+ and Mo 4+, the electrode catalyst for oxygen generation.
물의 전기 분해 또는 이산화탄소의 전기화학적 환원 반응 시스템에서 산소 발생을 위한 전극촉매로서 사용되는 것인, 산소 발생용 전극촉매.
According to claim 1,
An electrode catalyst for oxygen generation, which is used as an electrode catalyst for oxygen generation in an electrolysis of water or an electrochemical reduction reaction of carbon dioxide.
상기 형성된 NiFeMo 옥시하이드록사이드를 플라즈마 처리하는 것
을 포함하는, 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법.
Injecting a precursor solution containing a salt of Ni, a salt of Fe, and a salt of Mo into a high pressure reactor to perform a hydrothermal reaction to form NiFeMo oxyhydroxide, and
Plasma treatment of the formed NiFeMo oxyhydroxide
A method for producing an electrode catalyst for oxygen generation according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 8.
상기 고압 반응기에 상기 전구체 용액과 함께 기재 전극이 주입되어, 상기 수열 반응에 의하여 상기 기재 전극 상에 상기 NiFeMo 옥시하이드록사이드가 직접 성장되는 것인, 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법.
The method of claim 9,
A method of manufacturing an electrode catalyst for oxygen generation, wherein a substrate electrode is injected into the high-pressure reactor together with the precursor solution, and the NiFeMo oxyhydroxide is directly grown on the substrate electrode by the hydrothermal reaction.
상기 전구체 용액은 구조 조절제로서 선형 또는 분지형 C1-10 알킬아민을 추가 포함하는 것인, 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법.
The method of claim 9,
The precursor solution is to further include a linear or branched C 1-10 alkylamine as a structure regulator, a method for producing an electrode catalyst for oxygen generation.
상기 기재 전극은 다공성인 것인, 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법.
The method of claim 10,
The substrate electrode is porous, a method for producing an electrode catalyst for generating oxygen.
상기 기재 전극은 금속의 폼(foam) 또는 메쉬를 포함하는 것인, 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법.
The method of claim 12,
The base electrode comprises a metal foam (foam) or mesh, a method for producing an electrode catalyst for oxygen generation.
상기 플라즈마 처리는 질소, 수소, 또는 질소와 수소의 혼합 가스의 플라즈마를 포함하는 것인, 산소 발생용 전극촉매의 제조 방법.
The method of claim 9,
The plasma treatment includes nitrogen, hydrogen, or a plasma of nitrogen and a mixed gas of hydrogen, a method for producing an electrode catalyst for oxygen generation.
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